密度检定液配制及注意事项*

梁秀丽，张坤，王学琴，梁旭，王强，李本涛

密度检定液配制及注意事项*

梁秀丽1,2，张坤2，王学琴2，梁旭1，王强1，李本涛2

［1.中国兵器工业集团第五三研究所（余姚分所），浙江余姚 315400； 2.中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031］

根据密度计的工作和检定原理，介绍各种密度检定液的配制方法及注意事项。针对硫酸氢乙酯检定液难以配制问题，着重介绍了检定液的配制过程，通过对不同浓度酒精液配制的硫酸氢乙酯校准密度计的比较实验，说明了不同体积分数酒精液配制的硫酸氢乙酯对校准结果的影响。

密度检定液；配制方法；注意事项；校准结果

密度检定液是密度计量标准中的重要组成部分，其稳定性和准确性是影响校准结果的重要因素。在实际工作中，笔者发现配制方法不当，易导致检定液不稳定，从而影响测量结果；同时由于检定液各组分的毛细常数不同，当检定液中各组分比例不当时，给毛细常数修正值带来误差，影响校准结果的准确性，这一影响在硫酸氢酯检定液中表现尤为突出。为此笔者简单介绍了石油产品混合液、酒精水溶液、碘化钾和碘化汞水溶液、硫酸水溶液的配制方法及注意事项，着重介绍硫酸氢乙酯的配制过程。用体积分数为84%，85%，86%的酒精液分别配制硫酸氢乙酯，用配制好的硫酸氢乙酯对密度计进行校准，并对校准结果进行比较。

1 密度计检定原理

采用直接比较法，按照密度检定规程进行密度计检定。将被检密度计与标准密度计同时浸入同一检定液中，直接比较其分度表上的示值，检定时如果检定液与被检密度计实际使用的液体不同，则进行毛细常数修正，最后经过一系列计算得出被检密度计的修正值，按式(1)计算[1-2]：

式中：Δρ——被检密度计的修正值，kg／m3；

ρ标——标准密度计修正后的密度值，kg／m3；

ρ检——被检密度计修正后的密度值，kg／m3。

2 检定液的配制

根据检定规程，不同测量范围需要不同的检定液，所有检定液均需预先配制，并且充分混匀，稳定后方可使用，切忌在检定密度计的同时现用现配。

2．1 检定液配制时计算公式

各种检定液均按照检定规程及公式(2)和(3)计算各组分的比例，然后进行配制。

式中：V1——第一种液体的体积，m3；

ρ——欲配制液体的密度，kg／m3；

ρ1——第1种液体的密度，kg／m3；

ρ2——第2种液体的密度，kg／m3；

V——欲配制液体的体积，m3；

V2——第2种液体的体积，m3。

2．2 检定液配制方法及注意事项

2.2.1 石油产品混合液

检定密度范围为650～800 kg／m3的密度计，需要用石油产品混合液，对于这一范围检定液的配制，关键是材料的选择，主要由溶剂油、石油醚、变压器油等组成。根据欲配制的密度量值，按照式(2)和(3)计算石油产品混合液各组分的体积分数，按照表1选择不同的组分进行检定液配制。

表1 石油产品混合液原材料(20℃)

如果某一组分的密度未知，先用密度计测量其密度值，然后根据计算所得各组分的体积分数进行配制；配制650 kg／m3时，一般选择沸点为30℃的石油醚，因为20℃时，沸点30℃石油醚的密度约为650 kg／m3，因此可以用于检定密度计650 kg／m3点；石油醚有一定的毒性，而且挥发性强，配制好的石油产品混合液要储存于细口瓶中，用塑料袋封好瓶口，放于暗处存储。

2.2.2 酒精水溶液

配制酒精水溶液需要用95%乙醇和蒸馏水，酒精水溶液的配制过程不复杂，按照由式(2)和(3)计算的各组分体积比进行配制即可，注意要充分混匀。检定密度计时，可以用预先配制好、密度不同的酒精水溶液进行微调，但不能在检定密度计的同时，用无水乙醇或95%的乙醇现场调配。由于水分子和乙醇分子易形成氢键，体系不稳定，即使搅拌，待体系均匀稳定也需一定时间，如果即时检定则会给测量结果带来较大误差。

2.2.3 碘化钾-碘化汞水溶液

用天平分别称取质量比为7∶10的碘化钾和碘化汞，放入烧杯中，加入相应体积的蒸馏水，并不断搅拌，使碘化钾、碘化汞充分溶解并混合均匀，如呈现红色沉淀，则需加KI，如呈现白色沉淀则需加入HgI2。配制好的溶液应呈透明的柠檬黄色［3-4］。

配制好的碘化钾和碘化汞混合液应储存于棕色细口瓶中，封好瓶口，避光保存，且放置于阴暗处。由于碘化汞有剧毒，碘化钾和碘化汞混合液有一定的毒性，配制和使用时要戴乳胶手套，一旦溅在皮肤上，立即用清水冲洗，并用洗涤剂洗净，切勿溅入口中。

2.2.4 硫酸水溶液

选择试剂级的浓硫酸和蒸馏水，按照配制公式计算各组分体积比进行配制。配制硫酸水溶液时，一定注意加液顺序，不可颠倒，先量取一定体积的蒸馏水倒入烧杯中，将玻璃棒抵住烧杯内壁，使硫酸顺着玻璃棒缓慢加入，切不可用量筒直接倒入烧杯内，避免因局部放热，使液体剧烈沸腾并溅出伤及实验人员。配制好的液体冷却后放置12 h，然后进行微调。

硫酸水溶液的腐蚀性较大，会因操作不慎对人员和工作器具造成腐蚀，由于硫酸水溶液的毛细常数较大，不容易形成好的弯月面，甚至呈锯齿状，严重影响人的视觉判断，造成较大的测量误差。因此很多单位已不采用硫酸水溶液而选用硫酸氢乙酯作为检定液。

2.2.5 硫酸氢乙酯

硫酸氢乙酯具有适用范围广、与玻璃浸润性好、毛细常数不大、液体稳定性好、能形成好的弯月面等优点，因此在密度计量检定中使用较广。检定密度范围为960～1 830 kg／m3的密度计，一般采用硫酸氢乙酯作为检定液。但由于硫酸氢乙酯需要用85%的酒精液和浓硫酸配制，而且配制过程中因发生化学反应，放出大量的热，温度过高时溶液颜色变深，影响密度计读数，从而影响测量结果准确性，并且缩短了保质期。笔者对该检定液配制条件的选择进行了试验，摸索出一套可行的配制方法。

(1)试剂的选择。首先选择试剂级的浓硫酸、95%乙醇和蒸馏水。因为试剂级的浓硫酸和95%乙醇液中杂质少，配制出的检定液透明度好，能形成好的弯月面。

(2)配制85%的酒精液。用量筒量取一定量的95%乙醇，倒入5 L的细口瓶中，加入相应体积的蒸馏水，配制成85%的酒精液。将配制好的酒精液摇匀，放置12 h后，用酒精计进行测量，若所配制的酒精液体积分数为85%，则可用以继续配制硫酸氢乙酯，否则要重新调配酒精液体积分数，直至达到85%为止，这是配制硫酸氢乙酯的关键所在。多次实验证明酒精液体积分数不准，配制的硫酸氢乙酯不稳定，这是因为当酒酒精液体积分数较低时，按照公式计算的硫酸体积过量，由于硫酸的毛细常数较大，按照检定规程中给出的各种液体的毛细常数表进行计算时，计算得到的毛细常数修正值会产生一定误差，影响测量结果的准确性；同样当酒精液体积分数较低时，由于酒精过量，同样所配制的硫酸氢乙酯不稳定，也会产生毛细常数修正值误差，影响测量结果。

(3)硫酸氢乙酯的粗配。配制一定量的硫酸氢乙酯需要硫酸和85%酒精液。配制时，先用量筒量取一定体积的85%的酒精水溶液，并将其倒入烧杯中，将盛有85%酒精水溶液的烧杯放入盛有冷水的塑料容器中，烧杯内及塑料容器中均放有温度计，将浓硫酸缓慢加入烧杯中，不断搅拌使硫酸和乙醇充分反应，绝不可反向操作，并且一次加入硫酸量不可过大，以免因局部反应释放出大量的热，溶液强烈沸腾而溅出伤人。注意在冷却筒中要不断加冰降温，随时观察液体的温度，绝不能超过40℃。按此条件配制的检定液均匀透明，稳定性好，能存放较长时间。但是如果溶液温度超过40℃，则由于乙醇被硫酸碳化，所配制的检定液变成暗红色，影响视觉分辨力，从而影响测量结果的准确性。

(4)硫酸氢乙酯微调。硫酸氢乙酯粗配好后，放置24 h后摇匀，由于混合液体体积收缩，并待液体静止后，用密度计测量其密度，然后按照式(2)和(3)，计算两种不同密度量值密度液的体积比，对粗配的硫酸氢乙酯进行微调，摇匀放置3天后可用于密度计的检定。

2．3 不同体积分数酒精液配制的硫酸氢乙酯对校准结果的影响

在实际工作中发现若85%酒精液体积分数调配不准，其配制出的硫酸氢乙酯不稳定，用该密度液校准密度计时，结果不准确，且重复性差。为验证这这一现象，用同一种浓硫酸分别与体积分数为84%，85%，86%的酒精液配制成硫酸氢乙酯，用配制的硫酸氢乙酯进行密度计校准，比较其结果。选择一支测量范围为1 500～1 600 kg／m3的工作密度计，用一等密度计标准器组，控制检定液温度20℃进行校准，按照式(1)计算修正值，结果见表2。

表2 不同体积分数酒精液配制的硫酸氢乙酯对校准结果的影响

由表2可见，用体积分数为84%，85%，86%酒精液配制的硫酸氢乙酯进行密度计校准时，校准点1 500 kg／m3的修正值最大差值为0.3 kg／m3，这可能是由于不同体积分数的酒精液配制的硫酸氢乙酯的毛细特性不同所致。由于密度计检定规程中规定，密度计的修正值不能超过±1个分度值，当检定密度计时，可能因为检定液不准，使得检定结果超差，而误判密度计不合格，这给应用单位带来不便，甚至造成大的损失。因此在配制硫酸氢乙酯时，必须使用85%酒精液，这是保证校准结果准确可靠的首要条件。

3 结语

密度检定液是密度计量标准的重要组成部分，在密度计量中一定要重视密度液的配制，首先选定一定纯度的试剂，避免因杂质引入而影响视觉分辨力；同时应熟练掌握各种检定液的配制方法并且了解注意事项，用85%的酒精水溶液配制硫酸氢乙酯，配制出稳定准确的检定液，以提高校准结果的准确度。

［1］ 李兴华.密度浓度测量［M］.北京：中国计量出版社，1990.

［2］ 李兴华.密度计量［M］.北京：中国计量出版社，2002.

［3］ JJG 42-2011 工作玻璃浮计检定规程［S］.

［4］ JJG 86-2011 标准玻璃浮计检定规程［S］.

Preparation of Density Calibration Fluid and Precautions

Liang Xiuli1,2， Zhang Kun2， Wang Xueqin2， Liang Xu1， Wang Qiang1， Li Bentao2
［1. CNGC Institute 53 (Yuyao Branch)， Yuyao 315400， China; 2. CNGC Institute 53， Jinan 250031， China］

According to work and veri fi cation principle of densitometer， preparing methods of the density calibration fl uid and precautions were introduced. Preparation process of the test liquid was mainly introuduced for its preparation questions of ethyl hydrogen sulfate. Impact of different concentration ethyl alcohol liquid hydrogen prepared with different volume fraction ethyl alcohol on calibration results was explained through the comparison of calibration experiment.

density calibration fl uid; preparation method; precaution; calibration result

O652.3

A

1008-6145(2014)01-0004-03

*国防计量项目

联系人：梁秀丽； E-mail: liangxl818@126.com

2013-09-21

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.01.002